Anfang November dieses Jahres wurden Polarlichter in überraschend niedrigen Breiten beobachtet, bis nach Italien und Texas. Solche Phänomene weisen auf die Auswirkungen eines solaren koronalen Massenauswurfs auf das Erdmagnetfeld und die Erdatmosphäre hin. Weitaus dramatischer als diese jüngste Lichtshow war, war sie nichts im Vergleich zu einem riesigen Sonnensturm im Februar 872.
Die aus diesem Ereignis resultierende Polarlichterscheinung umrundete den Globus und erzeugte Polarlichter, die an Orten so nahe am Äquator wie Bombay und Khartum beobachtet wurden. Ein internationales Team bestehend aus Wissenschaftlern aus neun Ländern hat nun eine detaillierte Studie zu diesem historisch wichtigen Ereignis veröffentlicht und seinen solaren Ursprung sowie seine weitreichenden terrestrischen Auswirkungen nachgezeichnet.
Die Telegrafenkommunikation wurde durch diesen Sturm weitgehend gestört, aber in der heutigen technologisch abhängigen Gesellschaft würde ein solcher Sturm die Stromnetze und die Satellitenkommunikation stören. Ihre Ergebnisse bestätigen, dass solche extremen Stürme häufiger vorkommen als bisher angenommen.
In der modernen Welt sind wir zunehmend auf technologische Infrastrukturen wie Stromnetze, Kommunikationssysteme und Satelliten angewiesen. Diese Abhängigkeit macht uns jedoch zunehmend anfällig für die Auswirkungen großer geomagnetischer Stürme.
„Je länger die Stromversorgung ausfallen könnte, desto mehr wird die Gesellschaft, insbesondere die Menschen in städtischen Gebieten, damit zu kämpfen haben“, erklärt Assistenzprofessor Hayakawa, der Hauptautor der in veröffentlichten Studie Das Astrophysikalische Journal.
Solche Stürme könnten so groß sein, dass sie im schlimmsten Fall das Stromnetz, Kommunikationssysteme, Flugzeuge und Satelliten lahmlegen. „Könnten wir unser Leben ohne eine solche Infrastruktur aufrechterhalten?“ Sagt Hayakawa. „Nun, sagen wir einfach, es wäre eine große Herausforderung.“
Solche extremen Stürme sind selten. In neueren Studien stechen zwei solcher Stürme hervor: der Carrington-Sturm im September 1859 und der New York Railroad-Sturm im Mai 1921. Die neue Studie legt nahe, dass ein weiterer Sturm, der Chapman-Silverman-Sturm im Februar 1872, ebenfalls als einer dieser Stürme in Betracht gezogen werden sollte diese extremen Ereignisse.
Zu diesem Zeitpunkt war der Sturm groß genug, um sogar in den Tropen die technische Infrastruktur zu beeinträchtigen. Die Telegrafenkommunikation auf dem Unterseekabel im Indischen Ozean zwischen Bombay (Mumbai) und Aden war stundenlang unterbrochen. Ähnliche Unruhen wurden auf dem Festnetz zwischen Kairo und Khartum gemeldet.
Das multidisziplinäre Team, bestehend aus 22 Wissenschaftlern, wurde von der Nagoya-Universität in Japan (Hisashi Hayakawa), dem US-amerikanischen National Solar Observatory (Edward Cliver) und dem Royal Observatory of Belgium (Frédéric Clette) geleitet. Die 22 Forscher verwendeten historische Aufzeichnungen und moderne Techniken, um den Chapman-Silverman-Sturm von seinem solaren Ursprung bis zu seinen terrestrischen Auswirkungen zu bewerten.
Für den solaren Ursprung griff die Gruppe auf weitgehend vergessene Sonnenfleckenaufzeichnungen aus historischen Archiven zurück, insbesondere auf belgische und italienische Aufzeichnungen. Für terrestrische Auswirkungen nutzten sie Messungen des Erdmagnetfelds, die an so unterschiedlichen Orten wie Bombay (Mumbai), Tiflis (Tiflis) und Greenwich aufgezeichnet wurden, um die zeitliche Entwicklung und Sturmintensität abzuschätzen. Sie untersuchten auch Hunderte von Berichten über visuelle Polarlichter in verschiedenen Sprachen, die durch den Sturm verursacht wurden.
Einer der interessanteren Aspekte des Sturms von 1872 war, dass er wahrscheinlich von einer mittelgroßen, aber komplexen Sonnenfleckengruppe in der Nähe des Zentrums der Sonnenscheibe stammte, wie Analysen von Sonnenaufzeichnungen aus Belgien und Italien bestätigten. Diese Ergebnisse legen nahe, dass selbst eine mittelgroße Sonnenfleckengruppe einen der extremsten magnetischen Stürme in der Geschichte auslöste.
Hayakawa und seine Kollegen erweiterten ihre Untersuchungen der historischen Polarlichter, indem sie Aufzeichnungen in Bibliotheken, Archiven und Observatorien auf der ganzen Welt durchforsteten. Sie identifizierten mehr als 700 Polarlichtaufzeichnungen, die darauf hindeuteten, dass der Nachthimmel von den Polarregionen bis zu den Tropen (bis zu ≈ 20° Breite in beiden Hemisphären) von prächtigen Polarlichterscheinungen erhellt wurde.
„Unsere Ergebnisse bestätigen, dass der Chapman-Silverman-Sturm im Februar 1872 einer der extremsten geomagnetischen Stürme in der jüngeren Geschichte war. Seine Größe konkurrierte mit der des Carrington-Sturms im September 1859 und des NY Railroad-Sturms im Mai 1921“, sagte Hayakawa. „Das bedeutet, dass wir jetzt wissen, dass die Welt in den letzten zwei Jahrhunderten mindestens drei geomagnetische Superstürme erlebt hat. Weltraumwetterereignisse, die solch große Auswirkungen haben könnten, stellen ein Risiko dar, das nicht ausgeschlossen werden kann.“
Hayakawa sagte: „Solche Extremereignisse sind selten. Einerseits haben wir das Glück, solche Superstürme in der Neuzeit verpasst zu haben. Andererseits zeigt das Auftreten von drei solchen Superstürmen in sechs Jahrzehnten, dass die Bedrohung für die moderne Gesellschaft groß ist real. Daher ist die Bewahrung und Analyse historischer Aufzeichnungen wichtig, um die Auswirkungen solcher Ereignisse einzuschätzen, zu verstehen und abzumildern.“
Kürzlich wurden Polarlichterscheinungen aus Nordgriechenland und dem Norden der USA beobachtet. Derzeit nähert sich die Sonne dem Maximum des Sonnenzyklus 25, der voraussichtlich im Jahr 2025 eintreten wird, und wir können in den kommenden Jahren mit einer verstärkten Polarlichtaktivität rechnen.
An dieser Forschung beteiligten sich Forscher aus neun Ländern.
Mehr Informationen:
Das extreme Weltraumwetterereignis vom Februar 1872: Sonnenflecken, magnetische Störungen und Polarlichterscheinungen, Das Astrophysikalische Journal (2023).